导言和界说
电源调制比与众所周知的电源按捺比(PSRR)类似，但有一个要害不同点。PSRR衡量电源缺点直接耦合到器材输出的程度。PSMR衡量电源缺点（纹波和噪声）怎么被调制到RF载波上。
下面的“原理”部分引入了一个将PSMR与电源缺点相关联的传递函数H(s)，用以定量地阐明电源缺点怎么被调制到载波上。H(s)具有起伏和相位两个重量，能够跟着频率和器材作业条件而改变。尽管变量许多，但一旦确认其特征，便能够运用电源调制比并根据电源数据手册中的纹波和噪声标准来精确猜测电源的相位噪声和杂散奉献。
原理
考虑用于RF器材的直流电源上的纹波。电源纹波用一个正弦波信号来模仿，其峰峰值电压以直流输出为中心。该正弦波被调制到RF载波上，在等于正弦波频率的频率偏移处发生杂散信号。
图1.电源上的正弦波纹波调制到RF载波上发生杂散信号。
杂散水平与正弦波起伏和RF电路灵敏度均有联系。杂散信号能够进一步分解为起伏调制重量和相位调制重量。总杂散功率水平等于起伏调制(AM)重量的杂散功率加上相位调制(PM)重量的杂散功率。
关于这儿的评论，H(s)是从电源缺点到RF载波上的搅扰调制项的传递函数。H(s)相同有AM和PM两个重量。H(s)的AM重量是Hm(s)，H(s)的PM重量是H∅(s)。以下等式运用H(s)进行实践RF丈量，假定低电平调制可用来模仿电源对RF载波的影响。
信号的起伏调制能够写成
起伏调制重量m(t)能够写成
其间fm是调制频率
RF载波的AM调制电平能够直接与电源纹波相关，联系式如下：
vrms是电源电压的沟通重量的均方根值。等式3是要害等式，它供给了一种核算电源纹波引起的RF载波AM调制的机制。
杂散电平能够经过起伏调制来核算
类似地能够写出电源对相位调制的影响。相位调制信号为
相位调制项为
相同，相位调制能够直接与电源相关，联系式如下：
等式7是供给了一种核算电源纹波引起的RF载波PM调制的机制。相位调制引起的杂散电平为
为了协助可视化mrms和∅rms的杂散影响，图2显现了杂散电平与mrms和∅rms的联系。
图2.杂散电平与mrms和∅rms的联系
总结一下上面的评论，电源上的纹波转换为电源电压沟通项的均方根电压vrms的调制项mrms和∅rms。Hm(s)和H∅(s)别离是从vrms到mrms和∅rms的传递函数。
现在考虑相位噪声。正如正弦波调制到载波上发生杂散信号相同，1/f电压噪声密度也会调制到载波上发生相位噪声。
图3.电源上的1/f噪声调制到RF载波上发生相位噪声。
相同，假如咱们考虑一个具有相位调制的信号x(t)，那么
在这种情况下，∅(t)是一个噪声项。
功率谱密度界说为
单位是
相位噪声根据功率谱密度来界说
接下来，关于电源纹波引起的相位调制所发生的杂散，将相同的H∅ (s)运用于相位噪声。 在这种情况下，H∅ (s)用于核算电源上1/f噪声发生的相位噪声。
丈量实例
为了演示上述原理，咱们表征了HMC589A RF放大器的电源灵敏度和相位噪声，运用多个电源丈量了这些量。用于表征的HMC589A评价电路如图4所示。
图4.运用HMC589A放大器来演示PSMR原理。
为了表征电源灵敏度，将一个正弦波注入5 V电源。正弦波在RF上发生杂散信号，以dBc来衡量杂散信号巨细。杂散内容进一步分解为AM重量和PM重量。选用Rohde ＆ Schwarz FSWP26相位噪声剖析仪和频谱剖析仪。AM和PM杂散电平别离经过AM和PM噪声丈量来衡量，并使能杂散丈量。成果列成表格，测验条件为3.2 GHz，RF输入为0 dBm。
表1.HMC589A表征杂散与电源正弦波纹波的联系，3.2 GHz，0 dBm输入功率
测验数据标明，RF放大器的电源灵敏度能够运用正弦波调制凭经历丈量，成果可用来猜测电源噪声对相位噪声的奉献。更一般地，这能够扩展到任何RF器材。这儿咱们用放大器表征和丈量来演示原理。
首要，运用一个噪声适当高的电源。丈量噪声密度。根据表征的H∅ (s)核算电源对相位噪声的奉献，并与相位噪声丈量值进行比较。运用Rhode & Schwarz FSWP26进行丈量。噪声电压经过基带噪声丈量来衡量。运用测验设备的内部振荡器丈量加性相位噪声，以此来衡量放大器剩余相位噪声。测验装备如图5所示。在这种装备中，振荡器噪声在混频器中被消除，任何不常见的噪声都会在交互相关算法中予以消除。这样，用户便可完成十分低电平的剩余噪声丈量。
图5.选用交互相关办法的放大器剩余相位噪声测验设置。
图6.运用高噪声电源进行技能验证。
电源噪声、实测相位噪声和猜测的电源噪声奉献如图6所示。很明显，在100 Hz到100 kHz偏移之间，相位噪声主要由电源决议，关于电源奉献的猜测十分精确。
用别的两个电源重复该测验。成果如图7所示。相同，电源对相位噪声的奉献是完全能够猜测的。
图7.用别的两个电源验证该技能。
低相位噪声器材表征的一个常见应战是要保证丈量成果归于器材而非周围环境。为了消除丈量中的电源奉献，运用ADM7150 低噪声稳压器。从数据手册中引证的噪声密度以及用于相位噪声测验的器材的噪声电压丈量成果如图8所示。
图8.低噪声稳压器ADM7150的噪声电压密度
表2列出了一系列低噪声稳压器及其要害参数。这儿给出的器材都十分适合为低相位噪声RF规划中的RF器材供电；相关条件和特性曲线请参阅数据手册。数据手册中包含了多个偏移频率下的噪声密度和PSRR曲线。表中显现了10 kHz偏移的噪声密度，由于该区域对许多稳压器而言一般存在约束。所示的PSRR对应于1 MHz偏移，由于许多线性稳压器在这些偏移处会失掉按捺才能，需求额定的滤波。
表2.低噪声稳压器系列最适合低相位噪声RF规划
从ADM7150供电时，HMC589A剩余相位噪声测验的成果如图9所示。该丈量成果显现了放大器的实在功能，其本底噪声低于-170 dBc / Hz，而且此功能一向坚持到10 kHz偏移。
图9.HMC589A剩余相位噪声，3.2 GHz，输入RF功率为0 dBm，ADM7150稳压器供给直流电源。
描绘电源特性的体系化办法
低相位噪声运用的电源规划一般会不加考虑地挑选可用的最佳稳压计划，而无视实践最低标准，这会导致过度规划。关于小批量规划，这种办法或许值得持续，但关于大批量出产，功能、本钱和复杂性有必要优化，过度规划或许是一种不受欢迎的糟蹋。
下面是一种定量推导电源标准的办法：
►用正弦波调制电源以表征H(s)。H(s)将是频率的函数，每十倍频程测验一次。
►分配电源对杂散和相位噪声的奉献，在RF标准之下留必定的裕量。
核算电源纹波标准，
►核算电源噪声标准，
上述第一步中的一个重要事项是了解Hm(s)和H∅(s)在规划预期的作业条件下怎么改变。在HMC589A表征中，此改变是在若干功率水平下进行丈量，如图10所示。
图10.Hm (s)和H∅ (s)的改变与偏移频率和功率水平的联系，运用HMC589A评价电路，频率为3.2 GHz。
结语
尽管人们普遍认为，在RF运用中应约束电源纹波和噪声，但很少有人充沛了解其定量影响。运用本文所述的体系化办法，工程师能够墨守成规地量化电源对希望RF功能的影响，然后做出正确的电源挑选。
参考文献
Jarrah Bergeron。“剖析及办理电源噪声 和时钟颤动对高速DAC相位噪声的影响”。《模仿对话》，第51卷，2017年。
Calosso E. Calosso、Yannick Gruson和Enrico Rubiola。“DDS中的相位噪声 和起伏噪声”。IFCS，2012年。
Peter Delos和Jarret Liner。“改善DAC相位噪声丈量 以支撑超低相位噪声DDS运用”。《模仿对话》，第51卷，2017年。
Umesh Jayamohan。“为GSPS或RF采样ADC供电：开关稳压器与 LDO”。《模仿对话》，第50卷，2016年。
“微波振荡器的相位噪声特性”。Agilent Technologies，产品笔记，11729B-1，2007年。
Rob Reeder。“高速ADC的电源规划”，ADI公司，2012年。
Walls，Warren F.，“穿插相关相位噪声丈量”，IFCS，1992年。
作者简介
Peter Delos是ADI公司航空航天和防务部分的技能主管，在美国北卡罗莱纳州格林斯博罗作业。他于1990年取得美国弗吉尼亚理工大学电气工程学士学位，并于2004年取得美国新泽西理工学院电气工程硕士学位。Peter具有超越25年的职业经历。其职业生涯的大部分时刻花在高档RF/模仿体系的架构、PWB和IC规划上。他现在专心于面向相控阵运用的高功能接收器、波形发生器和合成器规划的小型化作业。
